W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie wykorzystaniem CFD do projektowania konstrukcji podatnych na działanie wiatru. Wynika to z faktu, że postęp w zakresie mocy obliczeniowej komputerów sprawił, że rozwiązanie skomplikowanych problemów z przepływem stało się stosunkowo niedrogie. Rozmiar domeny obliczeniowej (rozmiar tunelu aerodynamicznego) jest ważnym aspektem symulacji wiatru, który ma znaczący wpływ na dokładność, a także na koszt symulacji CFD.
Podstawowe równania przepływu są dyskretyzowane i rozwiązywane w objętościowym regionie poza modelem budynku, zwanym domeną obliczeniową (rysunek 1). Granice typowego prostopadłościanu mają łącznie sześć granic. Te granice, z wyjątkiem dna domeny, nie są w zasadzie fizyczne; dlatego ich wpływ na powierzchnię przepływu jest źródłem błędów symulacji (zwanych dalej błędami domeny). Ważne jest, aby niefizyczne granice ustawić wystarczająco daleko od konstrukcji i zminimalizować ich duży wpływ na wyniki. Koszt obliczeń modelu może wzrosnąć, jeśli granice zostaną ustawione zbyt daleko. Rozmiar domeny obliczeń należy zoptymalizować, mając na uwadze zarówno koszt obliczeń, jak i dokładność rozwiązania [1].
Zgodnie z zaleceniami dotyczącymi najlepszych praktyk obliczeniowej inżynierii wiatrowej (CWE) [2] [3] dla dokładności rozwiązania znaczenie ma domena obliczeniowa o odpowiednim rozmiarze. Zalecenia te łączą błędy domenowe z podobnymi problemami występującymi w badaniach w tunelu aerodynamicznym, takimi jak efekty blokowania w domenach o ograniczonym przekroju poprzecznym oraz sztuczne przyspieszanie przepływu lokalnego w domenach o zbyt małej odległości między granicami domen a modelem budynku. Dlatego do dokładnego określenia wymagań dotyczących wielkości stosuje się minimalną odległość między granicami obszaru a modelem budynku oraz maksymalne współczynniki blokowania lub kombinację obu tych wartości [3.
Oto przykład kształtu walca Eurokodu [4], w którym brane są pod uwagę dwa różne wymiary domeny. Pierwszy przypadek (rys. 2) to domyślne ustawienie RWIND, które jest mniej dokładne, ale szybsze, a drugi to zalecany rozmiar tunelu aerodynamicznego (rys. 3), który jest dokładniejszy, ale również wiąże się z większymi kosztami obliczeń. Na przykład, standardowy rozmiar tunelu aerodynamicznego wymaga "23 minut" do zakończenia symulacji CFD, podczas gdy zalecany rozmiar tunelu aerodynamicznego wymaga "42 minut" do zakończenia symulacji ""(~80% wzrost kosztów obliczeń)"". Należy również pamiętać, że symulacja została przeprowadzona przez CPU: Procesor Intel(R) Xeon(R) Gold 6248R @ 3,00 GHz i 128 GB RAM dla 1000 iterations.
Wykres współczynnika parcia wiatru (Cp) (rys. 4) pokazuje, że rozmiar obszaru obliczeń może odgrywać ważną rolę w dokładności wyników, szczególnie dla obszaru nadciśnienia. Schematyczny zalecany rozmiar tunelu aerodynamicznego w zakresie aerodynamiki pokazano na rysunku 6 [5]. Punktem krytycznym jest zwrócenie uwagi na wartości pola ciśnienia w pobliżu wlotu prędkości; powinny być optymalnie bliskie zeru (rys. 5).
